高电压平台和SiC碳化硅功率开关对电动车有多重要 - 上海电力电子展

2022上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于8月31日至9月2日在上海新国际博览中心举行，邀您关注今日上海电子展新资讯：

日前，小鹏汽车官微开始对新车G9进行预热，亮点无疑就是动力电池的高电压平台和SiC功率模块了。其搭载基于800V高压SiC平台，拥有48小时IP68级防护等级的电池包以及智能高压保护系统，在超充状态下能够实现充电5分钟，续航200公里的能力，妥妥解决了新能源汽车的“里程焦虑”。为什么高电压平台和SiC功率模块对于电动汽车来说如此重要？

高电压平台=充电快+更安全

新能源车主的一大焦虑就是充电慢，而高电压平台恰好解决了这一难题。根据物理定律，在电池容量一定的情况下缩短充电时间，需要提高充电功率：t（充电时间）=W（充电量）/P（充电功率）。汽车行业提高充电功率的普遍技术路线，一是提高充电电压，二是提高充电电流：P（充电功率）=U（电压）*I（电流）。

小鹏G9利用800V高压平台做到了高电压和高电流双管齐下：电流方面，峰值充电电流可达600+A；电压方面，量产电动车的架构电压普遍在400-500V，而小鹏实现了远超行业平均工作电压的800V级，并可兼容不同电压充电桩。这样一来，800V高压平台带来的充电体验将会更加快捷，新能源车型与传统油车在补能方面的差距将大大缩小。

不过需要注意的是，提高动力电池电压不是车企可以一家说了算的，需要车辆平台架构的支持、电池电芯的升级和整车高压模块（DCDC、OBC）的升级等等，所以此前更多车企选择提升充电电流来加快充电速度。但是高电流意味着更大的发热量和对电缆的高规格要求，非常影响充电安全。高电压平台便是为了在恒定充电功率下，减小电流而做到更好的安全表现。小鹏G9的600+A电流，一定是出现在小鹏最新的480kW级超级充电桩上的。

目前为止，市面上在售的采用800V动力电池平台的车型仅有保时捷Taycan和即将预售的小鹏G9，其他采用高电压平台（500V以上）的产品还有极狐阿尔法系列和比亚迪部分车型。

SiC功率模块，高电压平台的最佳搭档

与动力电池电压一同提升的，往往还有一个电动车上虽然不起眼，但是对车辆各方面性能表现至关重要的零部件——功率开关模块。

我们都知道，想让电动车跑起来，需要电池、电机和电控的良好配合。但是电池和电机之间存在一点“交流障碍”：电池输出的是直流电，电机需要输入的交流电。想要让二者无障碍协作，就需要一个名叫“功率器件”的转换器，将直流电转化为交流电。功率器件的性能，直接决定电动汽车的加速、极速、电耗等核心性能表现。

目前采用更多的是硅基IGBT功率开关，由于本身的承压能力所限，车辆电池电压很难超过700V，所以高电压平台下的车辆功率开关模块就需要SiC碳化硅来搭档了。得益于耐高压的特性，碳化硅可以控制更高的系统电压，因此被认为是800V高压平台的最佳拍档。

顾名思义，碳化硅是碳和硅组成的化合物。同样作为半导体材料，碳元素的加入让碳化硅的性能从1.0跃升到3.0，在功率密度、禁带宽度、电子漂移饱和速度和热导率等方面可谓是全方位碾压。以更直白易懂的方式总结一下碳化硅的核心优势，就是高效率、低损耗、耐高温。小鹏G9通过应用高压SiC技术，电驱综合效率提升了2%以上。具体到能为车主提供的利益，主要体现在增加续航里程和节省车内空间。

只是由于目前在产能和成本方面仍无法与IGBT相媲美，碳化硅器件的普及还需要时间，业内对2025年碳化硅MOSFET的渗透率预期普遍在20%左右，未来几年内IGBT仍将是电驱动系统最主流的功率半导体器件。

未来普及的高电压平台电动汽车，在使用体验上将会有极大的提升，特别是充电效率上，届时于燃油车的补能时间差距也会进一步缩短。在如今高油价背景下，电动汽车的优势再次被放大，电动化取代传统内燃机的脚步越来越快。

    文章来源：PCIM电力元件可再生能源管理展

2022上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于2022年8月31日至9月2日在上海新国际博览中心举行；上海电子展更多资讯，详情请登陆官网 https://pcim.gymf.com.cn

扫码实名预约，领取入场证！

          点击快速预登记